सौर मंडल के ग्रहों में यूरेनस एक अनोखा ग्रह है। जबकि अधिकांश ग्रहों की घूर्णन धुरी उनके कक्षीय तल के लंबवत है, यूरेनस का झुकाव कोण 98 डिग्री है। संभवतः किसी प्राचीन टक्कर के कारण यह अपनी तरफ पलट गया है। इसकी एक प्रतिगामी कक्षा भी है, जो अन्य ग्रहों के विपरीत है।
बर्फ के विशालकाय ग्रह का सूर्य के साथ एक असामान्य संबंध भी है जो इसे अन्य ग्रहों से अलग करता है।
यूरेनस की विशिष्टता उसके ऊपरी वायुमंडल तक फैली हुई है, जिसे थर्मोस्फीयर-कोरोना कहा जाता है। उस क्षेत्र का तापमान 500 सेल्सियस से ऊपर है, और जिम्मेदार ताप स्रोतों ने खगोलविदों को हैरान कर दिया है। कोरोना सतह से 50,000 किमी ऊपर तक फैला हुआ है, जो इसे अन्य ग्रहों से अलग भी करता है। इससे भी अजीब बात यह है कि इसका तापमान गिर रहा है।
1986 में जब वोयाजर 2 यूरेनस के पास से गुजरा, तो उसने थर्मोस्फीयर का तापमान मापा। बीच के दशकों में दूरबीनों ने लगातार यूरेनस का तापमान मापा है। इन सभी मापों से पता चलता है कि ग्रह का ऊपरी वायुमंडल ठंडा हो रहा है और तापमान आधा हो गया है। अन्य किसी भी ग्रह ने समान परिवर्तन का अनुभव नहीं किया।
वैज्ञानिक जानते हैं कि यूरेनस का थर्मोस्फीयर एक पतली परत है। इसमें एक अंतर्निहित आयनमंडल है, और यह खगोलविदों को थर्मोस्फीयर के तापमान को मापने में मदद करता है। यह आयनों की एक परत है जो निचले वायुमंडल को ग्रह के मैग्नेटोस्फीयर से अलग करती है। एच3+ आयनमंडल में आयन आसपास के न्यूट्रल के साथ तेजी से थर्मल संतुलन तक पहुंच जाते हैं। आयन निकट-अवरक्त (एनआईआर) में फोटॉन उत्सर्जित करते हैं जो खगोलविदों को जमीन-आधारित दूरबीनों के साथ थर्मोस्फीयर के तापमान की निगरानी करने की अनुमति देते हैं क्योंकि कुछ एनआईआर तरंग दैर्ध्य पृथ्वी के वायुमंडल से गुजरते हैं। इस प्रकार वे जानते हैं कि ऊपरी वायुमंडल ठंडा हो रहा है, जबकि निचले वायुमंडल के अवलोकन से कोई शीतलन नहीं दिखता है।
ठंडक परेशान करने वाली है और तापमान में गिरावट के कारण के रूप में मौसमी प्रभावों को खारिज कर दिया गया है। सूर्य का 11-वर्षीय सौर चक्र भी ऐसा ही था, जिसमें सूर्य से ऊर्जा स्तर में परिवर्तन होता है।
जियोफिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित नए शोध में तापमान बदलाव के लिए स्पष्टीकरण दिया गया है। इसका शीर्षक है “सौर पवन ऊर्जा संभवतः यूरेनस के थर्मोस्फीयर तापमान को नियंत्रित करती है।” मुख्य लेखक इंपीरियल कॉलेज में भौतिकी विभाग से डॉ. एडम मास्टर्स हैं।
मास्टर्स और उनके सहयोगियों के अनुसार, यूरेनस के ठंडा होने के लिए सौर हवा जिम्मेदार है। सौर हवा आवेशित कणों की एक धारा है जो सूर्य की सबसे बाहरी परत, कोरोना से आती है। यह एक प्लाज्मा है जो अधिकतर इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन से बना होता है और इसमें परमाणु नाभिक और भारी आयन भी होते हैं।
एडम्स ने कहा, “सौर पवन द्वारा यूरेनस के ऊपरी वायुमंडल पर यह स्पष्ट रूप से बहुत मजबूत नियंत्रण है, जो हमने अपने सौर मंडल के किसी भी अन्य ग्रह पर देखा है।”
जबकि सौर हवा अनवरत है, इसके गुण धीरे-धीरे समय के पैमाने पर बदलते हैं जो यूरेनस के ऊपरी वायुमंडल में परिवर्तन से मेल खाते हैं। लगभग 1990 के बाद से, सौर हवा का औसत बाहरी दबाव धीरे-धीरे लेकिन महत्वपूर्ण रूप से कम हो रहा है। यह गिरावट सूर्य के प्रसिद्ध 11-वर्षीय चक्र से संबंधित नहीं है, लेकिन यह यूरेनस के बदलते तापमान के साथ निकटता से संबंधित है।
इसने शोधकर्ताओं को सुझाव दिया कि, पृथ्वी के विपरीत, यूरेनस का तापमान फोटॉन द्वारा नियंत्रित नहीं होता है।
यह सर्वविदित तथ्य है कि सूर्य से निकलने वाले फोटॉन पृथ्वी को गर्म करते हैं। यह जीवन का आधार है. जबकि हमारे ग्रह का मैग्नेटोस्फीयर काफी हद तक पृथ्वी को सौर हवा से बचाता है, फोटॉन को रोका नहीं जाता है।
यूरेनस पृथ्वी की तुलना में सूर्य से बहुत अधिक दूर है, लगभग 3 अरब किमी, जबकि पृथ्वी सूर्य से केवल लगभग 228 मिलियन किमी दूर है। यूरेनस तक पहुंचने वाले फोटॉनों की संख्या ग्रह को गर्म करने के लिए पर्याप्त नहीं है। इसके बजाय, घटती सौर हवा यूरेनस के मैग्नेटोस्फीयर का विस्तार करने की अनुमति दे रही है।
चूंकि मैग्नेटोस्फीयर यूरेनस को सौर हवा से बचाता है, इसलिए इसका विस्तार सौर हवा के लिए ग्रह तक पहुंचना अधिक कठिन बना देता है। ऊर्जा ग्रह के चारों ओर अंतरिक्ष से बहती है, अंततः थर्मोस्फीयर तक पहुंचती है और उसके तापमान को नियंत्रित करती है।
लेखक अपने पेपर में बताते हैं, “सौर पवन गतिज शक्ति में गिरावट, या लगभग समान रूप से कुल सौर पवन ऊर्जा, का मतलब यूरेनस के थर्मोस्फीयर का कमजोर ताप होना चाहिए, जिससे दीर्घकालिक तापमान में गिरावट देखी जा सकती है।”
इसका मतलब यह है कि पृथ्वी जैसे निकटतम ग्रहों के लिए, तारों का प्रकाश थर्मोस्फीयर के तापमान को नियंत्रित करता है, जबकि दूर के ग्रहों के लिए, सौर हवा तापमान को नियंत्रित करती है।
यह खोज यूरेनस के प्रस्तावित भविष्य के मिशन को प्रभावित कर सकती है। प्लैनेटरी साइंस एंड एस्ट्रोबायोलॉजी डेकाडल सर्वे 2023-2032 ने यूरेनस के लिए एक मिशन को सर्वोच्च प्राथमिकता के रूप में पहचाना, हालांकि अब तक, किसी को भी मंजूरी नहीं दी गई है। मिशन अवधारणा को यूरेनस ऑर्बिटर एंड प्रोब (यूओपी) कहा जाता है, और इसका एक मुख्य लक्ष्य बर्फ के विशाल वातावरण का अध्ययन करना है।
यह मिशन यूरेनस के ठंडा होने के रहस्य का पता लगाएगा, लेकिन वैज्ञानिकों को इसे समझने में संघर्ष करना पड़ा। इन निष्कर्षों का मतलब है कि मिशन के लक्ष्यों को अद्यतन किया जा सकता है, और सवाल यह है कि सौर हवा से ऊर्जा यूरेनस के असामान्य मैग्नेटोस्फीयर में कैसे आती है।
यह अध्ययन न केवल यूरेनस के बारे में एक पेचीदा सवाल का जवाब देता है बल्कि एक्सोप्लैनेट तक भी फैला हुआ है। यदि यह सौर-पवन शीतलन यहां हो सकता है, तो यह अन्यत्र भी हो सकता है।
“सौर मंडल से परे, यूरेनस के थर्मोस्फीयर शीतलन के लिए यह स्पष्टीकरण बताता है कि मजबूत स्थानीय ड्राइविंग (जैसे बृहस्पति) के बिना सितारों की मेजबानी करने वाले एक्सोप्लैनेट साथी और पर्याप्त बड़े मैग्नेटोस्फीयर अपने मूल तारे के साथ मुख्य रूप से इलेक्ट्रोडायनामिक इंटरैक्शन से गुजरेंगे,” लेखक लिखते हैं। इन एक्सोप्लैनेट के लिए, तारकीय हवा ऊपरी वायुमंडल के तापीय विकास को दृढ़ता से नियंत्रित करेगी, न कि तारकीय विकिरण को। तारकीय हवा कुछ प्रकार के उरोरा को भी चला सकती है।
एडम्स ने निष्कर्ष निकाला, “यूरेनस पर इस मजबूत तारा-ग्रह संपर्क का यह स्थापित करने में प्रभाव हो सकता है कि क्या विभिन्न एक्सोप्लैनेट अपने अंदरूनी हिस्सों में मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं – जो हमारे सौर मंडल के बाहर रहने योग्य दुनिया की खोज में एक महत्वपूर्ण कारक है।”
